JP2000050512A - 携帯電話機の充電装置 - Google Patents

携帯電話機の充電装置

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JP2000050512A
JP2000050512A JP10230330A JP23033098A JP2000050512A JP 2000050512 A JP2000050512 A JP 2000050512A JP 10230330 A JP10230330 A JP 10230330A JP 23033098 A JP23033098 A JP 23033098A JP 2000050512 A JP2000050512 A JP 2000050512A
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induction coil
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Kikiyo Inokuchi
貴教 井ノ口
Kiyohide Nakao
清秀 中尾
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TOKUDEN COSMO KK
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】携帯電話機の二次電池が、電気機器等の電磁波
発生源から放出される電磁波によって無電源で充電でき
るようにする。 【解決手段】携帯電話機Tに誘導コイルCを内装させ、
この誘導コイルCが電気機器等の電磁波発生源から発生
される電磁波を受けることによって生ずる磁界Wから交
流の起電力eを誘導させ、該起電力eを直流の電流I2
に変換させて二次電池Bに流し込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を無電源
で充電することができる携帯電話機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機には、電源として二次電池が
内装されている。この二次電池が放電して電力が低下す
ると携帯電話機の使用に支障をきたし、そのままの状態
で使用を続けることは極めて困難である。通常の場合、
携帯電話機の二次電池が放電すると、別体の充電器によ
って二次電池の充電が行われる。図9に、従来の充電器
51を示す。この充電器51は、商用の100V交流電
源によって作動される。充電器51における携帯電話機
装着部52に、携帯電話機のフレーム1が装着される。
この携帯電話機装着部52には充電端子(図示せず)が
設けられていて、この充電端子と携帯電話機の充電端子
(図示せず)とを接触させることにより、携帯電話機に
内装された二次電池が充電される。
【0003】しかし、この充電器51を使用する際には
商用の100V交流電源を必要とするため、携帯電話機
の機動性が損なわれるばかりでなく、充電器51がかさ
ばるものであるため、携帯電話機と共に持ち歩く場合、
その可搬性が著しく損なわれる。そのため、携帯電話機
における緊急時の電力の低下に対して、市販の直流電池
等を補助電源として用いる構成の携帯電話機も存してい
る。また、市販の直流電池等による携帯型の充電器も公
知である。しかし、これらはすべて携帯電話機と別体の
ものであり、携帯電話機の可搬性を損なうものである。
【0004】携帯電話機の二次電池を充電するために、
該携帯電話機に、充電器の充電端子と接触させるための
外部端子を設けることが必要である。この外部端子は常
に外部に露出されている。このため、携帯電話機の意匠
が制限される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した不具
合に鑑み、電磁波を利用して携帯電話機の二次電池が充
電できるようにして、携帯電話機の可搬性を損なうこと
なく、無電源で充電ができるようにすることを課題とし
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、携帯電話機に内装される充電装置であっ
て、電磁波によって発生する磁界から起電力を誘導させ
るための誘導コイルと、前記誘導コイルによって生じた
交流の起電力を、直流に変換させて二次電池に流し込む
ための充電回路とを備えたことを特徴としている。
【0007】携帯電話機の二次電池の電力が低下する
と、該携帯電話機が電磁波発生源の近傍に設置される。
携帯電話機に内装された誘導コイルの磁束が、前記電磁
波発生源から放出される電磁波によって変化するため、
起電力が誘導される。この起電力は交流であるため、充
電回路によって直流に変換される。そして、直流の電流
が前記充電回路を介して二次電池に流し込まれ、該二次
電池が充電される。前記電磁波発生源は、屋内外のほと
んどの場所において存しているため、電磁波発生源の近
傍に携帯電話機を設置するだけで無電源で二次電池が充
電される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて本発明を更
に詳細に説明する。図1は本発明に係る携帯電話機Tの
概略構成図である。図1に示されるように、本発明に係
る携帯電話機の充電装置は、電磁波によって発生する磁
界W(図8参照)から起電力を誘導させるための誘導コ
イルCと、前記誘導コイルCによって誘導された交流の
起電力eを、直流の電流に変換させて二次電池Bに流し
込むための充電回路Eとを備えている。そして、上記し
た誘導コイルC及び充電回路Eは、携帯電話機Tのフレ
ーム1に内装されている。
【0009】最初に、誘導コイルCについて説明する。
この誘導コイルCは、円柱状の鉄芯2に極めて細い導線
3を多数回巻回したものである。この誘導コイルCが外
部の電磁波を受けると、レンツの法則に従ってその磁束
が変化し、起電力eが誘導される。磁界W中に配置され
た誘導コイルCに誘導される起電力eを求める方法につ
いて説明する。N巻きの誘導コイルCを貫く磁束φが、
微小時間Δt(sec)の間にΔφ(Wb)だけ変化し
た場合、前記誘導コイルCに誘導される起電力e(V)
は、e=−(N×Δφ)/Δtで求められる。
【0010】ここでは計算を簡単にするため、誘導コイ
ルCにおける導線3の巻数Nを1とする。数1より、例
えば1秒間に磁束φが1Wbだけ弱くなった場合、誘導
コイルCに誘導される起電力eは、e=−{1×(−
1)}/1=1(V)である。Δtは磁界Wにおける磁
束φが変化する時間の割合なので、前記磁界Wの周波数
が高い程、波が1サイクル分だけ進行するために必要な
時間が短くなる。その結果、単位時間内に発生する磁束
φの変化の割合が大きくなって、誘導される起電力eが
大きくなる。この磁界Wの周波数が60Hzの場合、図
2に示されるように、波の進行方向は1秒間に120回
変化する。領域P1 (0〜1/240 秒の間)において誘導
される起電力をe1 、領域P2 (1/240 〜1/120 秒の
間)において誘導される起電力をe2 、領域P3 (1/12
0 〜1/80秒の間)において誘導される起電力をe3 、領
域P4 (1/80〜1/60秒の間)において誘導される起電力
をe4とすると、各領域P1 〜P4 において誘導される
起電力e1 〜e4 は、次の各式で求められる。e1 =e
4 =−1/(1/240)=−240(V)、e2 =e
3 =−1/{−(1/240)}=240(V)
【0011】これを時間的に示すと、図3に示されるよ
うなグラフとなる。次に、誘導コイルCにおける導線3
の巻数Nを1000巻きとした場合、240Vの起電力
eを誘導させるためにどれ位の磁束φが必要であるかを
計算する。数1に各値を代入して計算すると、Δφ=
0.001(Wb)である。即ち、周波数60Hzの場
合、1000巻きの誘導コイルCに240Vの起電力e
を誘導させるためには、0.001Wbの磁束φを発生
させる磁界Wが必要である。
【0012】このようにして誘導された起電力eは交流
であるため、充電回路Eによって直流に変換される。こ
の充電回路Eは、図4に示されるように、変圧器4、整
流器5、コンデンサ6、抵抗7、トランジスタ8及び定
電圧ダイオード9から構成されている。変圧器4の一次
側(誘導コイルC側)に入力される電圧をV1 、同じく
電流をI1 、変圧器4の二次側に出力される電圧を
2 、同じく電流をI2 として、この変圧器4の効率を
μとすると、次の式が成立する。μ=(V2 ×I2)/
(V1 ×I1
【0013】起電力eを変圧器4の一次側に入力させる
と、その二次側には、電圧V2 が出力される。この電圧
2 が整流器5によって整流され、図5に示される脈動
電圧V2'が出力される。この脈動電圧V2'が、コンデン
サ6(図4参照)に蓄電されて平滑化されて直流に変換
され、直流の電圧V2"が出力される。この電圧V2"から
生じた直流の電流I2 を、充電回路Eを介して携帯電話
機Tの二次電池Bに流し込む。このようにして、携帯電
話機Tの二次電池Bが充電される。
【0014】次に、上記した充電の原理を、携帯電話機
Tの二次電池Bに応用した場合について説明する。携帯
電話機Tの二次電池Bには、通常、電圧が3.6Vで、
容量が400mAhのリチウムイオン電池が使用されて
いる。即ち、このリチウムイオン電池は、400mAの
電流を1時間流し続けることができる容量を有してい
る。このリチウムイオン電池が8〜15時間の普通充電
によって充電される場合、0.2CmA−4.1Vの定
電流・定電圧充電が行われる。ここで、「C」は充放電
係数であり、蓄電池を1時間で充電、或いは放電させる
ための電流が1CAである。そのため、前記リチウムイ
オン電池を普通充電するためには、400×0.2=8
0(mA)の電流が必要である。
【0015】
【表1】
【0016】近時、家庭内では各種の電気機器が使用さ
れていて、これらの電気機器は動作中に電磁波を放出し
ている。表1に、主な電気機器から放出される電磁波の
強度を示す。1mG=10-7Wbであるから、例えば電
子レンジからは、約200mG=約2×10-5Wbの電
磁波が放出されている。この電磁波による磁界W中に1
0000巻きの誘導コイルCを設置した場合、該誘導コ
イルCに誘導される起電力eを計算する。なお、周波数
は60Hzである。e=−(10000×2×10-5
/(1/240)=−48(V)
【0017】なお、導線3(図1参照)を10000回
巻回した状態の誘導コイルCを形成することは技術的に
可能であり、その方法について説明する。図6に示され
るように、薄い絶縁シート11に、細い導線3を渦巻き
状に密着させて貼り付ける。そして、図7に示されるよ
うに、この絶縁シート11どうしを重ね合わせる。その
際、1枚の絶縁シート11における導線3の始端部3a
と、重ね合わせられる別の絶縁シート11における終端
部3bとが接続される。1枚の絶縁シート11における
導線3の巻数は、数千回の巻数に相当する。このように
して所定枚数の絶縁シート11を積層させることによっ
て、10000回巻きの誘導コイルCが得られる。な
お、この場合の誘導コイルCはシート状である。絶縁シ
ート11に導線3を渦巻き状に貼り付ける代わりに、エ
ッチング、メッキ等の方法によって渦巻き状に成形した
金属箔を貼り付けてもよい。
【0018】上記した計算結果より、周波数60Hzで
2×10-5Wbの磁界Wに10000回巻きの誘導コイ
ルCを配置すると、48Vの起電力eが誘導される。同
時に、所定量の電流I1 が発生する。この電流I1 は、
誘導コイルCの抵抗等を調整することによってその値を
調整することができる。そのため、変圧器4の効率μを
0.8として、変圧器4の一次側に入力される電流I1
を0.01A、その二次側に発生する電圧V2 を4.1
Vとした場合、二次側に発生する電流I2 は数3より、
2 =0.8×48×0.01/4.1=0.0936
(A)である。即ち、約94mAの電流が発生する。
【0019】この電流I2 が充電回路Eに送られ、該充
電回路Eによって制御されながら、リチウムイオン電池
が充電される。この電流I2 は、前記リチウムイオン電
池を充電するために必要な電流(80mA)よりも大き
いため、該リチウムイオン電池の充電が可能である。
【0020】この携帯電話機Tの作用について、図1及
び図8を参照しながら説明する。携帯電話機Tの二次電
池Bの電力が低下したことが通報されると、該携帯電話
機Tが電気機器等の電磁波発生源の近傍に設置される。
図8は、該携帯電話機Tを、電磁波発生源の一例である
パーソナルコンピュータ12の近傍に設置した場合であ
る。携帯電話機Tは、パーソナルコンピュータ12によ
って発生される電磁波を受けるため、誘導コイルCを貫
く磁界W中の磁束φが変化して、起電力eが誘導され
る。この起電力eは交流であるため、変換回路Dにおけ
る変圧器4で変圧され、同じく整流器5で整流されて直
流の電流I2 に変換される。このようにして発生した直
流の電流I2 が、充電回路Eにおいて制御されながら二
次電池Bに流し込まれ、該二次電池Bが充電される。
【0021】上記した実施例では、パーソナルコンピュ
ータ12から放出される電磁波が形成する磁界W中に携
帯電話機Tを設置した場合であるが、電磁波の発生源は
いかなるものであっても構わない。例えば、屋外におい
ては高圧電線、鉄道の架線等であっても構わない。ま
た、本明細書では、二次電池Bとしてリチウムイオン電
池の場合について説明したが、他の二次電池、例えばニ
ッケル・カドミウム電池、或いはニッケル・水素電池で
あっても構わない。更に、本発明に係る充電装置は、従
来の携帯電話機に装着することも可能である。
【0022】本発明に係る携帯電話機の充電構造は、携
帯電話機にのみ使用されるものではなく、可搬性の情報
機器、例えばノートパソコン、ビデオカメラ等に使用さ
れても構わないのはもちろんである。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る携帯電話機は、主に家庭内
の電気機器から放出されている電磁波によって発生する
磁界内に設置するだけで、起電力が誘導される。この起
電力が、充電回路を介して直流の電流に変換され、二次
電池に流し込まれることによって充電が行われる。その
ため、次の諸効果が奏される。(1)携帯電話機を電磁
波発生源の近傍に設置するだけで、無電源で二次電池を
充電することができる。しかも、前記電磁波発生源は、
屋内屋外を問わずほとんどの場所において存しているた
め、いかなる場所においても充電が可能である。その結
果、交流電源設備及び充電器が不要である。また、充電
に必要な各回路を内装させても全体の重量、大きさは余
り変わらないので、携帯電話機の可搬性を損なうことな
く、その機動性を著しく向上させる。(2)携帯電話機
に充電用の外部端子を設ける必要がない。そのため、携
帯電話機のフレームの形状を自由な形状とすることがで
き、意匠の向上が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る携帯電話機Tの概略構成図であ
る。
【図2】周波数が60Hzの磁束φの変化を示すグラフ
である。
【図3】各領域P1 〜P4 において誘導された起電力e
1 〜e4 を示すグラフである。
【図4】充電回路Eの電気回路図である。
【図5】充電回路Eによって整流された電圧V2"を示す
グラフである。
【図6】絶縁シート11に導線3を渦巻き状に貼り付け
た状態の平面図である。
【図7】絶縁シート11を積層させる状態の斜視図であ
る。
【図8】携帯電話機Tの作用説明図である。
【図9】従来の充電器51によって、携帯電話機の二次
電池が充電される状態の斜視図である。
【符号の説明】
B:二次電池 C:誘導コイル E:充電回路 e,e1 〜e4 :起電力 I1,I2 :電流 T:携帯電話機 W:磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA08 BA01 DA18 GB08 5K027 AA11 GG04 5K067 AA43 BB04 EE02 KK06 KK17

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 携帯電話機に内装される充電装置であっ
    て、 電磁波によって発生する磁界から起電力を誘導させるた
    めの誘導コイルと、 前記誘導コイルによって生じた交流の起電力を、直流に
    変換させて二次電池に流し込むための充電回路と、 を備えたことを特徴とする携帯電話機の充電装置。
JP10230330A 1998-07-31 1998-07-31 携帯電話機の充電装置 Pending JP2000050512A (ja)

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